Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвКПг 20 кВ 185 мм²: полный технический анализ
Кабель марки ПвКПг 20 кВ с номинальным сечением токопроводящей жилы 185 мм² представляет собой современное высоковольтное кабельное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы отвечают последним требованиям надежности, безопасности и долговечности в распределительных сетях среднего напряжения.
Расшифровка маркировки и область применения
Маркировка ПвКПг расшифровывается следующим образом:
- П — изоляция из силанольносшитого полиэтилена.
- в — оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
- К — наличие экрана поверх токопроводящей жилы (экранированная жила).
- П — наличие экрана поверх изоляции (изолирующий экран).
- г — отсутствие защитного покрова («голый»), что подразумевает отсутствие брони и наружного покрова поверх оболочки.
- Токопроводящая жила: Сечением 185 мм², выполняется из медных проволок (как правило, круглой формы), соответствует 2-му классу по ГОСТ 22483. Медь обеспечивает высокую проводимость, стойкость к электроэрозии и механическую прочность.
- Экран на жиле (полупроводящий экран): Наносится поверх жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает электрическое поле, предотвращая концентрацию напряжений и микропробои на границе жила-изоляция.
- Основная изоляция: Выполнена из силанольносшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции на напряжение 20 кВ нормирована стандартами (например, ГОСТ 15150). Сшитый полиэтилен сохраняет эластичность и механические свойства при высоких температурах (до 90°C в продолжительном режиме, до 250°C в режиме короткого замыкания), обладает высокой стойкостью к трекингу и влаге.
- Экран на изоляции (изолирующий экран): Состоит из двух элементов. Внутренний слой — полупроводящий, аналогичный экрану на жиле. Наружный слой — выполнен из медных проволок, наложенных спирально, или в виде медной ленты, наложенной продольно. Этот слой является заземляемым и предназначен для создания равномерного электрического поля вокруг изоляции, отвода емкостных токов и обеспечения безопасности при касании.
- Поясная изоляция: Может выполняться в виде обмотки из полупроводящих или нетканых материалов. Выравнивает поле между экранами жил в трехжильных кабелях. В одножильных кабелях может не применяться.
- Оболочка: Выполнена из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает экран от механических повреждений, воздействия влаги и агрессивных сред. Цвет оболочки, как правило, черный.
- Высокая надежность и долговечность: Сшитый полиэтилен не стареет за счет окисления масла, не требует сложных систем подпитки и постоянного контроля уровня давления.
- Простота монтажа и эксплуатации: Допускает прокладку на трассах со значительными перепадами по высоте, не имеет риска утечки масла.
- Пожарная безопасность: Отсутствие горючего масла снижает пожарную опасность. ПВХ-оболочка имеет стойкость к распространению горения при одиночной прокладке.
- Большая пропускная способность: Более высокие допустимые рабочие температуры (90°C против 70°C для бумажной изоляции) позволяют передавать большую мощность при том же сечении.
- Экологичность: Отсутствие масла исключает загрязнение почвы при повреждении оболочки.
Таким образом, кабель является экранированным, с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE), в ПВХ-оболочке. Основная сфера применения: прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах), производственных помещениях, а также в земле (траншеях) при условии отсутствия механических повреждений в процессе эксплуатации, так как броня отсутствует. Он широко используется для ввода питания на крупные промышленные предприятия, в распределительных сетях городов, для подключения трансформаторных подстанций.
Конструкция кабеля ПвКПг 20 кВ 185 мм²
Конструкция кабеля многослойна, каждый слой выполняет строго определенную функцию.
Основные технические и электрические характеристики
Параметры кабеля регламентируются ГОСТ Р 53769-2010 (кабели на напряжение 10, 20 и 35 кВ) или ТУ производителя.
Таблица 1. Ключевые электрические параметры для кабеля 20 кВ 185 мм²
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um), кВ | 12/20 (24) |
| Максимально допустимая рабочая температура жилы, °C | 90 |
| Максимальная температура жилы при КЗ (до 5 сек), °C | 250 |
| Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп)*, А | ~350-400 (зависит от условий прокладки) |
| Сопротивление жилы постоянному току при 20°C, Ом/км, не более | 0.0991 (для меди) |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты, кВ/время | 45 кВ / 10 мин |
| Емкость, мкФ/км | ~0.3-0.4 |
| Индуктивное сопротивление, Ом/км | ~0.1 |
*Точное значение Iдоп определяется по ПУЭ гл. 1.3 с учетом способа прокладки, температуры грунта/воздуха, количества работающих кабелей вплотную и т.д.
Таблица 2. Габаритные, весовые и конструктивные параметры (ориентировочные)
| Параметр | Значение (примерное) |
|---|---|
| Количество и сечение жил | 1 x 185 мм² или 3 x 185 мм² |
| Наружный диаметр кабеля (одножильный), мм | 40-45 |
| Наружный диаметр кабеля (трехжильный), мм | 70-80 |
| Масса 1 км кабеля (одножильный), кг | 2500-3000 |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15-20 наружных диаметров кабеля |
| Строительная длина, м, не менее | 200-250 |
Условия прокладки и монтажа
Кабель ПвКПг предназначен для эксплуатации в широком диапазоне температур окружающей среды: от -50°C до +50°C. Прокладка без предварительного подогрева допускается при температуре не ниже -15°C. При монтаже в траншеях необходимо обеспечить песчаную подушку толщиной не менее 100 мм и защиту сверху кирпичом или плитами при опасности механических повреждений. Глубина прокладки — не менее 0.7-1.0 м от планировочной отметки. При прокладке в кабельных сооружениях (лотках, эстакадах) обязательна фиксация кабеля с соблюдением допустимого радиуса изгиба. Необходимо обеспечить надежное заземление обоих концов экрана (медных проволок или ленты). В трехфазных сетях применяются специальные соединительные и концевые муфты на 20 кВ, рассчитанные на конкретную конструкцию кабеля.
Сравнение с аналогами и ключевые преимущества
Кабель ПвКПг пришел на смену маслонаполненным кабелям и кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией (например, марки СБ). По сравнению с ними он имеет ряд преимуществ:
По сравнению с кабелем в полиэтиленовой оболочке (например, ПвП), ПВХ-оболочка кабеля ПвКПг обладает лучшей стойкостью к распространению горения, но несколько меньшей гибкостью и стойкостью к ультрафиолету (что не критично при прокладке в земле или внутри помещений).
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между кабелями ПвКПг и АПвКПг?
Буква «А» в начале маркировки (АПвКПг) обозначает, что токопроводящая жила выполнена из алюминия. Кабель с алюминиевой жилой дешевле и легче, но имеет большее электрическое сопротивление, что приводит к большим потерям энергии при одинаковом сечении. Медный кабель (ПвКПг) более компактен, долговечен и надежен с точки зрения контактных соединений.
Можно ли прокладывать кабель ПвКПг 20 кВ в земле без защиты?
Да, можно, так как оболочка из ПВХ обеспечивает защиту от влаги и умеренных механических воздействий. Однако, если существует риск повреждения ковшами экскаваторов или другими острыми предметами, ПУЭ рекомендуют защитить кабель сверху кирпичом, бетонными плитами или сигнальной лентой. В зонах повышенной опасности следует рассматривать применение бронированного кабеля (например, ПвБШв).
Как правильно выбрать сечение 185 мм²? На какой ток нагрузки оно рассчитано?
Сечение 185 мм² выбирается на основе расчета по допустимому току нагрузки (Iдоп) с учетом всех поправочных коэффициентов (ПУЭ гл.1.3). Ориентировочно, для одного кабеля, проложенного в земле (температура грунта +15°C, тепловое сопротивление 1.0 К·м/Вт), Iдоп составляет около 355 А. Это соответствует передаваемой мощности около 12 МВт в трехфазной сети 20 кВ. Точный расчет должен проводить проектировщик.
Требуется ли заземление экрана с двух сторон, и что будет, если этого не сделать?
Да, экран (медные проволоки или лента) подлежит обязательному двустороннему заземлению на концах линии и, при наличии разрезных соединительных муфт, в местах их установки. Если экран не заземлен, на нем наводится высокий потенциал, что опасно для жизни обслуживающего персонала и может привести к пробою оболочки и выходу кабеля из строя. Также заземление экрана обеспечивает срабатывание релейной защиты при однофазных замыканиях на землю.
Каков срок службы кабеля ПвКПг 20 кВ?
Номинальный срок службы кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки и монтажа, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может быть значительно больше.
Заключение
Кабель ПвКПг 20 кВ 185 мм² является типовым и надежным решением для создания кабельных линий среднего напряжения. Его конструкция на основе сшитого полиэтилена обеспечивает высокие электрические и механические характеристики, а применение меди в жиле и экране гарантирует минимальные потери и долговечность контактных соединений. Правильный выбор, монтаж с соблюдением всех нормативов (ПУЭ, СНиП, инструкций на муфты) и эксплуатация в рамках паспортных параметров позволяют создать энергоэффективную и бесперебойно работающую кабельную линию на десятилетия.
Комментарии